暑假化学竞赛有机化学-炔烃和二烯烃课件.ppt

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1、CC一、结构和命名一个一个 键键 两个两个 键键杂化方式:sp3 sp2 sp键角:109o28 120o 180o碳碳键长 153.4pm 133.7pm 120.7pm (Csp3-Csp3)(Csp2-Csp2)(Csp-Csp)C-H:110.2pm 108.6pm 105.9pm (Csp3-Hs)(Csp2-Hs)(Csp-Hs)轨道形状:狭长逐渐变成宽圆碳的电负性:随s成份的增大,逐渐增大pka:50 40 25CCHHHHHHHHHHCCHHC C1-戊烯-4-炔H3CH12345678若分子中同时含有双键和叁键,可用烯炔作词尾,给双键和叁键以尽可能小的编号,如果位号有选择时,

2、使双键位号比叁键小。CH3CH=CHC CH3-戊烯-1-炔CHCCH2CH=CH2(S)-7-甲基环辛烯-3-炔CHCCH2CH=CHCH2CH2CH=CH24,8-壬二烯-1-炔 简单炔烃的沸点、熔点以及密度比碳原子数相同的烷烃和烯烃高一些。炔烃分子极性比烯烃稍强。炔烃不易溶于水,而易溶于石油醚、乙醚、苯和四氯化碳中。二、物理性质CCH三、化学反应连在电负性较强的原子上的氢核较为暴露的sp杂化的碳碳碳键(电子云密度大,易发生亲电反应)R3C-H R3C-+H+含碳酸的酸性强弱可用pka判别,pka越小,酸性越强。烷烃(乙烷)烯烃(乙烯)氨 末端炔烃(乙炔)乙醇 水 pka 50 40 35

3、 25 16 15.7酸性1、末端炔氢的反应碳氢键的断裂也可以看作是一种酸性电离,所以将烃称为含碳酸酸性逐渐增强C-H键中,C使用的杂化轨道S轨道成分越多,H的酸性越强R-CCHR-CC NaR-CCAgR-CCCuR-CCH+Ag(CN)-2+HO-R-CC AgR-CCH+AgNO3NaNH2Ag(NH3)+2NO3Cu(NH3)+2ClHNO3-CN+H2O纯化炔烃的方法鉴别生成金属炔化物R-CC-RH2/Ni,or Pd,or PtRCH2CH2RH2/Pd-CaCO3 or Pd-BaSO4 orNiBRHRHCCRHRHCC硼氢化RCOOH 0oCRHRHCCNa,NH3RHRHC

4、CLiAlH4(THF)(90%)(90%)(82%)(1)还原2、碳碳键的反应 1 CH2=CH-CH2CH2-CCH +H2(1mol)CH3CH2CH2CH2-CCH烯烃比炔烃更易氢化2 CH2=CH-CCH +H2(1mol)CH2=CH-CH=CH2共轭双键较稳定NiNi催化加氢RCCR +H2Lindlar Cat.CCRHHR (顺式烯烃)C2H5CCC2H5 +H2Pd/CaCO3喹啉CCC2H5C2H5HH顺式加氢顺式加氢或者用Pd-BaSO4 做催化剂林德拉(Lindlar)催化剂:Pd-CaCO3+喹啉 特点:顺式加氢,得到烯烃Na,NH3RHRHCC反应机理RRCCHe

5、RRCC_NH3NH3RHRHCC-R-C C-RR-C C-RHCCRR反式加氢,生成反式烯烃用碱金属在液氨中还原反式的烯基负离子较稳定(2)亲电加成反应和卤素的加成加卤素反应活性:烯烃炔烃CH2CHCH2CCHBr2-20oC,CCl4CH2CHCH2CCHBrBr(90%)碳sp杂化轨道的电负性大于碳sp2杂化轨道的电负性,所以炔中电子控制较牢。HC CHCl2Cl2FeCl3FeCl3CHCl2-CHCl2CCHClClH加氯必须用催化剂,加溴不用。反应能控制在这一步反式加成生成反式烯烃(2)加卤化氢与不对称炔烃加成时,符合马氏规则。生成的卤代烯烃再与卤化氢加成符合马氏规则。RCCH

6、+HBr RCBr=CH2 RCBr2CH3RCBr=CH2+HBrRCBr CH2HRCBrCH2H如何解释?与HCl加成,常用汞盐和铜盐做催化剂由于卤素的吸电子作用,反应能控制在一元阶段反式加成CHCHH2O,HgSO4-H2SO4 CH2=CH-OH 互变异构 CH3C H=ORCCHH2O,HgSO4-H2SO4 CH2=CR-OH 互变异构CH3C=ORRCCRH2O,HgSO4-H2SO4 CHR=CR-OH +CHR=CR-OH 互变异构RCH2CR+RCH2CR=OO(3)加 水Hg2+催化,酸性符合马氏规则2、亲核加成CC的电子云更靠近碳核,炔烃较易与ROH、RCOOH、HC

7、N等进行亲核加成反应ROH(RO-)、HCN(-CN)、RCOOH(RCOO-)炔烃亲核加成的区域选择性:优先生成稳定的碳负离子。(1)CHCH+HOC2H5CH2=CHOC2H5碱,150-180oC聚合,催化剂 CH2-CH nOC2H5粘合剂乳胶粘合剂(3)CHCH+HCNCH2=CH-CNCuCl2H2O,70oC聚合,催化剂 CH2-CH nCN人造羊毛(2)CHCH+CH3COOHZn(OAc)2,150-180oCCH2=CH-OOCCH3聚合,催化剂 CH2-CH n CH2-CH nOOCCH3 CH2-CH nOH3、炔烃的自由基加成反应有过氧化物存在时,炔烃和溴化氢可以发

8、生自由基加成反应生成反马氏规则的产物HCCHBrBrBrn-C4H9n-C4H9-6 RCCH +B2H6CCRHH3B2H2O2OH-6RCH2CHOCH3COOHRCH=CH26 RCCR +B2H6CCHRR3B2CH3COOHCCRRHHcis-CH3CH2CCCH3 1)B2H62)CH3COOHCCCH3HHCH3CH2(4)硼氢化反应顺式加成反马氏加成二卤代烷脱卤化氢 常用的试剂:NaNH2,KOH-CH3CH2OHCH3CHCHCH2CH3Br BrKOH-C2H5OHCH3CCCH2CH3伯卤代烷与炔钠反应HCCHNaNH2HCCNaC3H7BrC3H7CCHHCCHNaNH

9、2HCCNaC2H5BrC2H5CCHNaNH2C2H5CC NaCH3BrC2H5CCCH3制备制备一、分类和命名含有两个双键的碳氢化合物称为双烯烃或二烯烃含有两个双键的碳氢化合物称为双烯烃或二烯烃累积累积二烯二烯:CH2=C=CH2sp2spC=C=CHHHH是一类难以见到的结构是一类难以见到的结构,聚集的双键使分子能量高聚集的双键使分子能量高 隔离二烯:隔离二烯:分子中的两个双键缺少相互影响,其性质与单烯烃无差别分子中的两个双键缺少相互影响,其性质与单烯烃无差别 分子中单双键交替出现的体系称为共轭体系,含共轭体分子中单双键交替出现的体系称为共轭体系,含共轭体系的多烯烃称为共轭烯烃系的多烯

10、烃称为共轭烯烃共轭二烯:共轭二烯:HCH2CH2CCHHHCH2CH2CC共轭二烯存在构象异构S-顺-1,3-丁二烯S-反-1,3-丁二烯s指单键(single bond)CCCC133.7pm146pm共轭双烯的结构共轭双烯的结构CH2=CH-CH=CH2 CH2-CH=CH-CH2 CH2-CH=CH-CH2 CH2-CH-CH=CH2 CH2-CH-CH=CH2 CH2=CH-CH-CH2 CH2=CH-CH-CH2+有些有机(如共轭的)分子不能用一个经典的结构式表示,就可以用若干个经典结构式的共振来表达共轭分子的结构。共振论的基本思想共振论的基本思想1,3-丁二烯丁二烯各极限式都必须符

11、合路易斯结构的要求。CH2CHCHCH2CHCHCH2CH2各极限式中原子核的排列要相同,不同的仅是电子的排布。CH2CHOHCH3CHO不是共振,是互变异构写共振式的原则要求CH2CHCH2CH2CHCH2CH2CHCH2CH2CHCH2可以共振不能共振各极限式中成对电子数应该相等满足八隅体的结构较稳定COHHHCOHHH满足八隅体,较稳定对真实分子贡献大不满足八隅体,不稳定,对真实分子贡献小。共振结构稳定性的判别没有电荷分离的极限式较稳定CH2CHCHCH2CH2CHCHCH2较稳定的极限式较不稳定的极限式两个电荷分离的极限式,电负性强的带负电荷的稳定CH2NNCH2NN具有能量完全相等的

12、极限式时,特别稳定CH2CHCH2CH2CHCH2较稳定的极限式参与共振的极限式越多,真实分子就越稳定共振论的缺陷写极限式有随意性对有些结构的解释不令人满意CH2CHCHCH2+Cl2 CH2CHCHCH2ClCl1,2加成1,4加成CH2CH CH CH2ClClCH2CHCHCH2+HCl CH3CHCHCH2Cl1,2加成1,4加成CH3CH CH CH2Cl共轭体系作为整体形式参与加成反应,通称共轭加成HCH3HHHCCC+CH2CHCHCH3+CH2=CHCHCH3+CH2CH=CHCH3+Br-Br-CH2=CHCHBrCH3CH2CH=CHCH3Br1,2-加成产物1,4-加成产

13、物CH2=CHCH=CH2+HBrCH3CH=CHCH2Br+CH3CHCH=CH2Br-80oC 20%80%40oC 80%20%1,4-1,2-1,2-与1,4-加成产物比例1,2加成:动力学控制1,4加成:热力学控制+CHO苯100oCCHO100%+OOO苯OOO 双烯体:共轭双烯(S-顺式构象、双键碳上连给电子基)亲双烯体:烯烃或炔烃(重键碳上连吸电子基)OOOCHOCOOR双烯体 亲双烯体Diels-Alder反应(1)反应机制 经环状过渡态,一步完成,即旧键断裂与新键形成同步。反应条件:加热或光照,无催化剂。反应定量完成。(2)反应立体专一、顺式加成(3)反应具有很强的区域选择性 产物以邻、对位占优势+H HC CO OO OH HH HO OO OC CH HC CO OO OH HH HH HC CO OO OH HC CO OO OH HH HH HC CO OO OH H+OOOOOOOOOOOO内型加成物外型加成物内型加成物:亲双烯体的共轭不饱和基与环内双键在连接平 面的同侧。外型加成物:亲双烯体的共轭不饱和基与环内双键在连接平 面的异侧。内型加成物为动力学控制产物外型加成物为热力学控制产物(4)次级轨道作用(内型、外型加成物)此课件下载可自行编辑修改,供参考!感谢您的支持,我们努力做得更好!

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